5G核心网绿色转型关键因素及实践
随着5G网络大规模部署和流量增长，能耗问题日益突出，核心网绿色转型迫在眉睫。核心网自身能耗占5G通信网络约11%，且存在资源冗余和业务潮汐效应，控制面能耗占比最高（74%）。核心网绿色转型需从基础设施、网络功能和网络管理三个层面进行。
1. 影响核心网绿色转型的关键因素
核心网节能降耗需考虑两方面：自身节能减排和发挥大脑作用，协同网络其他域实现端到端节能。核心网绿色转型需进行三个层面的绿色转型：
- 基础设施绿色转型：打造绿色服务器和绿色云平台。
- 网络功能绿色转型：优化网元架构，实现绿色使能。
- 网络管理绿色转型：精准监测、管理优化能耗。
2. 核心网绿色转型关键技术
2.1 基础设施—绿色底座
- 绿色服务器：
- 高效供电：采用AC+HVDC混合供电，支持APS（Active Phase Switching）模式，根据负载动态调整供电相数。
- 高效散热：采用冷板式液冷和浸没式液冷技术，应对高功耗芯片散热需求。
- 高效计算：引入异构计算（CPU+FPGA），突破虚拟化转发瓶颈，降低bit功耗。
- 高效架构：探索存算一体和近存计算技术，减少数据无效搬移，提升计算能效比。
- 绿色云平台：
- 动态调整资源，节能降耗：通过智能容量预测、动态资源调度和动态电源管理，提升资源利用率。
- 按需优化平台，高效部署：软件按需裁剪，实现轻量化部署；应用混合部署，提升资源池综合利用率。
- 精准适配应用，敏捷赋能：聚焦应用关键特性，精准编排资源；构建通用能力层，敏捷赋能各类应用。
2.2 网元优化—绿色使能
- SBA&云原生设计，内生节能：云原生架构支持微服务编排和组装，实现软硬解耦和资源池化，VNF通过内生智能算法实现自动弹性伸缩、动态服务调度和CPU自动调频。
- 高性能一体化UPF，智能节能：内置节能算法，根据网络流量负载按需上电/下电或休眠CPU核，实现智能值守，业务无损。
- 物联网特性优化，精准节能：针对不同物联网用户特征，通过信令流程、用户信息存储等优化，单物网用户能耗约为单ToC用户能耗的1/5。
- 全场景专用核心网，绿色使能：支持多样化、灵活的业务部署能力，定制化更强，显著降低物理资源消耗。中小型行业应用通过一台服务器部署专网5GC，能耗降低约90%。
2.3 智能运维—绿色大脑
- 绿色规建，实现网络精准部署：通过资源监控、历史数据仿真和AI模型，实现业务和能耗发展趋势预测，匹配最优资源进行网络部署。
- 能耗可视管理，满足网络精准监视：引入资源-能耗综合监控算法，将总体能耗细化拆分，与网络拓扑、业务特性结合，形成关联关系，实现精准能耗监控。
- 智能能耗调优，实现客户SLA与能耗达到最佳匹配：通过“细胞级”绿色网元调优、“组织级”绿色DC调优和“生态级”绿色切片，实现业务质量和能耗最优匹配。
3. 绿色5G核心网实践
- “4+3+2”架构新模式：中兴通讯GreenEngine解决方案基于云原生、超融合、软硬一体和AI/自动化技术，实现从基础设施、网元到运维的3层端到端绿色转型升级，面向ToC和ToB这2类场景。
- 全场景专用核心网赋能智慧电网：与中国移动、南瑞继保合作，发布5G TSN绿色电网解决方案，实现“最后一公里”的无线确定性接入，助力电力行业实现“碳达峰、碳中和”。
- 高性能一体化UPF赋能智慧铝业：云南神火铝业基于GreenEngine方案部署企业专网+MEC，打造工业互联网创新平台，实现自动化生产、智能化管控，大幅降低单位铝耗电量。
4. 未来网络绿色演进展望
面向5G-Advanced和6G，需聚焦智能化自动化、全生命周期、新架构、新材料等方面，持续研究节能降耗创新技术。具体方向包括：
- 合理使用AI/ML，实现高效智能节能。
- 单域到多域，端到端网络能效在线监控和优化。
- 从网络规划到部署优化，基于生命周期设计绿色网络。
